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超带宽内存释放图形密集型应用的潜力

Ralf Ebert | 2022 年 1 月

随着电脑游戏日趋复杂和日益流行,游戏玩家需要高级显卡提供尽可能高的性能,以实现流畅的动画、清晰的视觉效果、高帧率和实时光线追踪(一种对呈现逼真光影和电影效果至关重要的渲染技术)。在过去十年里,科技行业逐渐意识到,为这些游戏动画提供支持的图形处理单元 (GPU) 也非常适合人工智能 (AI) 等数据中心应用以及高性能计算 (HPC) 中的建模和可视化。这是因为,这些工作负载中分载到 GPU 的数学和图形计算与高阶游戏中的 GPU 功能类似。

这些游戏、AI 和 HPC 应用的共同之处在于,它们都严重依赖于内存性能。

因此,美光认为有必要设计、开发和交付我们的 GDDR6X 超带宽解决方案。GDDR6X 是世界上传输速度出众的独立显存,也是率先支持高达每秒 1 TB (TB/s) 系统带宽的解决方案。

GDDR6X 在性能上实现突破

自 2006 年以来,美光工程师和研究人员一直在探索将多级信令技术应用于内存接口来大幅提高系统带宽的做法。在申请了超过 45 项专利后,美光成为业界率先在内存中实现四电平脉冲幅度调制 (PAM4) 的公司,为未来几代显存树立了新标杆。美光内存是率先采用 PAM4 输入/输出架构量产的内存。

GDDR6X 采用 PAM4 多级信令技术,将 I/O 数据速率从两位升至四位,实现了更快的数据传输。此前,单个显存芯片的带宽上限为每秒 72 GB (GB/s)。GDDR6X 超越了传统的二进制标准,采用四个不同的电平,一次来回传输两位数据。由此,美光的 GDDR6X 将单颗粒的内存带宽提升至 84 GB/s,意味着系统带宽将高达 1 TB/s。

而且,与传统内存不同,GDDR6X 出类拔萃的数据速率非常适合游戏和 AI 这些数据密集型应用,为显存树立了新标杆。

通过 GDDR6X 提高效率

美光 GDDR6X 不仅是唯一一款使用 PAM4 并将前沿 I/O 研究成果推向市场的内存器件,也是唯一一款量产的器件。GDDR6X 采用经美光显存专家精心优化的简洁电路板设计和封装,与市场上其他高带宽解决方案相比,具有易于使用和复杂性更低的优点。特别是,相较于 DDR 内存,GDDR6X 将单个通道的数据速率翻倍,而所需的运行频率却并未翻倍,从而为用户带来了流畅的图形体验。此外,与前几代产品相比,GDDR6X 可实现更低的单任务功耗,非常适合用于游戏和其他需要内存速度极快且功耗较低的高带宽图形应用等高能耗工作负载。GDDR6X 还具有调整功耗高低的功能,用户可调低性能以节省能耗。

与行业合作创新

构建像 GDDR6X 这样的解决方案需要深入的行业协作。美光于 2020 年 9 月宣布推出 8Gb 密度的 GDDR6X 内存,作为公司超带宽解决方案产品组合的一部分。NVIDIA 在其专为支持沉浸式、高性能游戏应用所需的高速而量身定制的 GeForce™ RTX 3090 GPU 和 GeForce RTX 3080 GPU 中首次搭载了该技术。2021 年 6 月,GDDR6X 又被应用于 NVIDIA GeForce RTX 3070 Ti 和GeForce RTX 3080 Ti。

GDDR6X 与 NVIDIA 的 GeForce RTX 系列 GPU 相结合,实现了速度上的突破,使游戏玩家可在沉浸的虚拟世界中享受逼真的视觉效果和出色的响应速度,而无需担心帧率降低。

通过内存改变 AI 版图

虽然 GDDR6X 通常是图形应用的搭档,但它的用途正从显卡扩展到 AI 等其他内存密集型应用。最近,美光与 Innosilicon 合作,推出了世界上率先经过硅验证的商用 GDDR6X IP。Innosilicon 基于 GDDR6X 的 PHY 芯片使用 PAM4 信令机制进一步提高了 AI 应用所需的高效率和数据速率。这一 AI 领域的合作展现了 GDDR6X 令人难以置信的实用性,它不仅仅是一款图形解决方案,其颠覆性的带宽和信号接口性能可解锁更多应用场景。

从推动下一代图形加速到支持突破性的 AI 解决方案,美光正在重新定义内存如何推动技术的进步。美光在业界的领导地位以及与标准委员会的通力协作,使得像 PAM4 这样的先进技术在带宽、功耗和设计易用性上达到平衡,满足了具有挑战性的终端系统需求,从而被更广泛的应用和受众所采用。

2021 年 AspenCore 全球电子成就奖 (WEAA)

随着内存在提升终端用户的体验方面变得越来越重要,我很高兴美光凭借 GDDR6X 超带宽解决方案获得了 2021 年 AspenCore 全球电子成就奖 (WEAA)。

WEAA 旨在表彰全球最具创新性的电子行业新产品。获奖产品由 AspenCore 的全球资深行业分析师以及亚洲、欧洲和美国的网络投票者共同评选决定。

凭借 GDDR6X 在图形加速和内存性能方面实现突破,我很荣幸看到美光以其创造性的技术获此殊荣。赢得这一奖项再次彰显了我们对成为探索内存创新前沿技术领导者的承诺。

 

颁奖 美光全球大客户销售高级总监刘赣(右)出席 2021 年 AspenCore WEAA 颁奖典礼,并代表美光领奖。

Director, DEG Graphics

Ralf Ebert

Ralf Ebert is the director for GDDR Product Architecture. He is responsible for developing the Micron’s GDDR architecture strategy, defining high-speed memory solutions that serve the game console and high-end graphics market as well as emerging segments like crypto and AI. Previously, Ralf held various positions including director of Micron’s global Graphics Memory Business, senior manager for SDD Business Development, senior manager of marketing, and roles in supply chain and business process excellence.

Ralf has worked in the semiconductor industry since 1997 and spent the last 17 years focusing on memory products in roles at Infineon, Samsung and Qimonda. In 2009, he set up and developed the graphics business for Elpida, which he continued after Micron’s acquisition in 2013.